淺析城市給水管網管線的優化布置方式

摘要：本文就城市給水管網如何優化布置、管網的如何定線、改建或擴建管網的管線優化布置、管網圖形的合理簡化等問題進行了淺析，并提出優化對策。

關鍵詞：城市 給水管網 優化布置

一個由多種管道、調節閥和加壓泵站等設備組成的輸送水系統（即給水管網系統），唯有系統進行科學的設計及運行管理，才能減少工程投資，使供水企業的經濟效益得以提升。但管網比較復雜，對水池容積的調節、泵站工作狀況以及管網的設置等，均會對技術經濟指標造成影響。因此在技術經濟計算時，先要完成管網布置，其優化布置設計很關鍵。

1 管網如何優化布置

在市政給水系統建設中，隨著城市的急劇擴展，新區管網建設比較隨意，但隨著城市規劃的不斷發展，其道路管理及建設也日漸規范化。有的等級的道路《中華人民共和國道路法》要求完成建設后的若干年禁止開挖，因此必須對管道敷設進行規劃，使其準確無誤。同時，強化了企業效益的控制意識，也開始注重管網的規劃，在供水規劃中，管網的規劃占據了較大的比例。

給水管網定線及規劃屬于管網設計的初始階段，其布局的合理性會對能否合理設置水泵揚程及進行供水運行帶來直接的影響，同時他在很大程度上關系到工程投資及其管理維護；管網的設置和規劃是規劃管道系統的重點。在管道系統總投資中，管網工程投資所占比例往往高達60%～80%，管線埋藏在地下，存在隱患，且浪費資金、供水系統有待完善。因此，對管網要進行優化設計和科學的規劃，同時對系統進行現狀、遠期及近期的水力模擬校核，以滿足設計最優的要求。設置城市給水管網時應遵循以下要求：①與城市總體規劃及發展需要相符，管網的設置要兼顧給水系統分期建設的可能性，留出一定的發展空間；②在整個供水區域內布置管網，技術方面做到使用戶的水壓及水量充足；③設置管網時一定要確保安全的供水，如果部分管網出現故障，盡量使斷水范圍減至最小；④滿足消防水量及水壓和供水最不利點要求，力求以敷設管線最短，能達到同樣的效果，降低管網造價和供水能量費用。

一些城市區域的地形比較平坦，便于管網的設置及規劃；一些城市區域的地形有較大高差，統一供水時就加大了環狀網的平差難度。管網各部分地面標高的差距較大，易增加低區管內的壓力，嚴重時出現管件損壞和爆管事故。而將導致高區的管網壓力不夠，嚴重者無法滿足最不利點的供水。如果分區供水，還應對分區界限進行劃分，便于統一協調所有區域的水量，對平差收斂等問題進行處理，在設置給水管網的過程中這點一定要予以考慮。有些城市具有很長的供水發展歷史，對于管網規劃的編制，其管網可以分為新、舊兩個城區的管網。

2 管網如何定線

城市的平面布置決定著管網的定線。供水區的水源、水池方位的調節、地形以及用戶及街區的布局，都關系到橋梁、鐵路及河流等的布局。管網定線包括兩個方面：

2.1 干管定線：①設置干管時，其水源及位置要與城市路網規劃的要求相符，沿原有道路及規劃道路敷設。②為確保對周邊用戶配水管的壓力充足，使管道供水更加安全，干管的位置不宜過低。③按照街區狀況，干管之間保持500～800m的間距，干管隔一定距離設置橫跨管，并保持約800～1000m的間距。確保將一部分閥門關閉后能保持供水。④對配水管的布置予以充分考慮，并將接口流出來。設置干管時應兼顧未來的發展，分期建設。將消火栓、閘閥等附屬設施設置于管線上。⑤按照規劃原則對供水區范圍加以明確，同時在全供水區科學地布設管線。

2.2 輸水管定線：①線路盡量簡短、造價低廉且供水安全，敷設時最好沿公路進行，盡量不占用農田。②防止穿越障礙物，如山谷、河流、公路、沼澤和鐵路等。③與二級泵站輸水到大用戶的水塔、水池的保持同向。④輸水管要對地形條件充分利用，最好采用重力流輸水。⑤設置環狀管網，且要持續供水。⑥預留相應的坡度，泄水閥設置在低處，排氣閥設置在高處。⑦通過分期、遠近結合的辦法選用輸水

管。

3 改建或擴建管網的管線優化布置

優化設計的重要環節是對設置管線的方案進行對比。對改建或擴建管網的設置需對原有管道加以利用，增設新管道，主要是改造管網。逐步改建或擴建低壓缺水區，擴大原有管道的管徑或增設新管道，過水斷面縮小和年久失修的管段應該及時更換，以使供水效率得以提升，使管網運行更加安全、可靠。根據規劃，結合原管網道路下管線較多的具體情況，改建或擴建過程中的管線布局應兼顧以下四個方面：①將原管道所在道路納入改造范圍，或其周邊平行方向有規劃道路，設定沿規劃道路進行管道的敷設；②原管道的道路不變，增加管道，設定沿原管道的道路增設管道；③未對道路進行，也不能進行增設管道，只能拆除原管道，建設大管徑管道；④能夠擴建的管網，沿既定的道路進行管道的敷設，達到新建管網的要求。

管網改建或擴建應遵循的基本原則：①考慮遠、近期管網的有機結合；②嚴重老化、漏損嚴重的管道拋棄掉，以環保節能衛生新型管材代替；③盡可能用耐壓性好、抗腐蝕性較強的管道改造，減少管道事故；④敷設的新管道最好和原管道同向，降低施工及勘察的費用支出，以方便與已建管段銜接；⑤敷設的新管最好與改建的街道同向；⑥本著有利于降低運行成本、避免二次污染的原則。

4 管網圖形的合理簡化

簡化新建的給水管網應只保留主干管，具體的用水情況能夠通過簡化后的管網體現出來，確保用戶的用水壓及水量，優化城市配水系統。但是若簡化不符合要求，則會加大計算結果和具體用水情況的偏差，導致一些區域壓力太低、一些區域壓力太高，浪費運營及投資。為避免較大的壓力偏差，對管網中的管線進行簡化時一定要科學合理。所以，必須以確保計算結果與具體情況相符為前提，來簡化管網圖形。

管網的簡化措施：①簡化原則。管徑的大小往往和供配水時水力條件的影響及管線的作用成正比。按照管網內用水的標準及人口的布局，將對管網水力計算的管線和支管去掉，但管網工作受管線影響的程度需要進行人為的判斷，因此計算誤差不可避免。去掉的管線將對整個管網的水力情況造成影響，其中直接關系到去掉的管線附近的管線水力狀況。簡化后對水頭損失的影響，關系到管網中附近管線內的流量、省略的管線數，以及管線的管徑、管長及位置等。如果支管末端易引發火災或為大用戶，尤其是在一條支管的末端，不能將此類管線省略掉，主要考慮到核算所定的水泵、管徑是否能達到消防時的水壓及流量的要求。②管線的合并。在理論方面取得計算結果非常精確，大中城市30%給管網的管線能夠簡化處理。合并產生的水頭損失隨著兩管線之間的間距的縮小而減小。平行管線的省略及合并還應該考慮如何處理附近的管線。③能夠分解的管網數不多，且最多當兩條管線連接時，如果能夠確定管線的流量及流向，就能斷開相互連接的管線，把一個管網分解成兩個管網，且彼此獨立，再分別進行計算。大部分管網的布設呈環狀，一個供水區連接了多處外部的管網，實施該方法的難度較大。④有些城市具備較大的供水規模，市政道路下有多條給水管線，往往處在道路兩側，過路管道將其連接，一般情況下這些過路管管徑相似于主干管管徑，不太長，基本上不影響道路兩側管線的水力條件，過路管兩端的水力具備相同的參數，此類管段可當作一個節處理。

5 結語

管網的布置和規劃的重點在于管道系統。一般在地下埋設管線，易導致資金的浪費及供水不合理等狀況的發生。所以，應該對管網進行優化設計及科學的規劃，同時對系統的現狀、遠期及近期的水力模擬校核，以使設計達到最佳狀態。